天天3分鐘操做系統修煉祕籍（5）：系統調用

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操做系統的服務端口：系統調用

用戶進程工做在用戶態，它是受限的，不少涉及到硬件的操做都沒法執行，可是它們又想要取得結果，就只能請求工做在內核態的操做系統幫助完成這些操做，並將操做結果交給用戶進程。

系統調用（system call）就是操做系統提供給用戶進程請求操做系統作一些特權操做的接口，即爲用戶進程提供服務的窗口。在Linux下能夠經過man syscalls命令查看Linux提供的全部系統調用。

理解系統調用其實很簡單，好比有一個程序想要讀取a.log文件（例如head -n 1 a.log），讀取以前必須先打開文件，可是用戶進程是沒有權限打開文件的，因此用戶進程只能發送一個open()的系統調用請求操做系統去幫忙打開這個文件，操做系統打開這個文件後會將打開的結果——文件描述符交給用戶進程，用戶進程經過這個文件描述符就能去操做這個文件。再進一步，用戶進程想要從這個打開的文件中讀取一行數據，用戶進程是沒有權限讀取文件的，只能發送一個read()系統調用請求操做系統去讀取這一行數據，操做系統讀取這行數據後就能交給用戶進程。

不難發現，系統調用open()和read()都像是函數。其實它們確實都是函數，只不過是比較特殊的由操做系統提供的，通常是由彙編語言編寫或參雜了部分彙編代碼，由於它們要和硬件交互。

對於非C程序，其實本質仍是同樣的。好比CPython，也有open()函數，它是對C庫函數open()的再次封裝。因此，在Python程序中調用open()方法打開文件，實際上是調用C庫的open()函數，再經過open()庫函數發起系統調用請求操做系統打開文件，並將結果交給Python程序。

最後，結合前面介紹的中斷概念，描述下發起系統調用後的主要過程：

1. 發起系統調用，請求操做系統幫忙執行某些操做，這會產生軟中斷；
   
2. 軟中斷致使陷入內核，CPU控制權交給操做系統，操做系統處理中斷，即執行被請求的操做；
   
3. 若是一切正常，操做系統在完成操做後會恢復到斷點處繼續向下執行，這會回到用戶態；
   
4. 用戶進程取得操做系統操做的成果，繼續向下執行。